电子行业专题报告：FPGA芯片国产化之路

请务必阅读正文后的重要声明部分 2015年11月05日 强于大市（首次） 证券研究报告·行业研究·电子 电子行业专题报告 FPGA芯片国产化之路 投资要点 西南证券研究发展中心 分析师：熊莉 执业证号：S1250514080002 电话：023-63786278 邮箱：xiongl@sw sc.com.cn 联系人：赵琦 电话：021-68415379 邮箱：zhaoq@sw sc.com.cn 行业相对指数表现 数据来源：西南证券 基础数据 股票家数 153 行业总市值（亿元） 17627.56 流通市值（亿元） 12021.61 行业市盈率TTM 36.52 沪深300市盈率TTM 12.05 相关研究  芯片国产化，FPGA亦是重头戏：集成电路行业从1958年Ti发明第一颗芯片以来，按照摩尔定律走过了50多年，至今14nm先进制程已经商业化量产，芯片也从硅基格局发展到硅基、GaAs、GaN材料在不同的应用领域不同应用产品被采用，芯片规模也达到了几十亿晶体管。而国内芯片产业发展较晚，芯片设计以及制造水平都落后于国外。随着信息安全越来越受重视，芯片国产化进程也加速。FPGA是芯片行业非常重要的分支，广泛应用于通讯、军工、工业等信息敏感领域，纵观全球FPGA芯片市场无论是市场份额还是技术专利几乎都被牢牢掌握在以Xilinx、Altera为主的国外厂商手里，同时国外也对出口中国的FPGA芯片实行严格审核以及禁运。随着工业互联网、车联网、物联网等产业的发展，越来越多的FPGA会被采用，基于FPGA的信息安全不容忽视，FPGA芯片国产化也是势在必行。  千万门级FPGA是一个突破：FPGA芯片产品规模从几十万门到几千万门，以Xilinx为例规模最大有5000万门，同时随着应用领域的拓展以及相关IP产业链的成熟，FPGA也有向平台型的趋势，集成功能性IP以及ARM 处理器的平台型产品也越来越多。国内大部分的FPGA芯片设计厂商设计能力还在百万门级，千万门级的FPGA芯片不仅仅是逻辑单元数量的叠加，更是设计能力以及软件算法的突破。千万门级的FPGA需要更优化算法的EDA软件来实现更高效的开发设计以及更高的芯片利用率，因此对于国内FPGA芯片产业来讲，千万门级是一个不小的突破。  市场空间大，未来可期：全球FPGA芯片市场规模大约50亿美元左右，其中Xilinx年营业收入大约24亿左右，Altera年营业收入大约20亿美元左右。从Xilinx的历年分区域营业收入看，亚太地区（主要是中国）的销售额占比一直在提升，意味着亚太地区的FPGA芯片销售好于市场平均。随着华为在通讯设备领域市场地位的不断提高，加上国内经济转型，工业互联网、无人驾驶汽车、5G等新兴市场都会进一步增加对FPGA的需求。千万门级FPGA芯片是国内FPGA产业的一个突破，未来更大规模的FPGA芯片以及平台型FPGA芯片可以期待。 -50% 0% 50% 100% 150% 14-11 15-1 15-3 15-5 15-7 15-9 沪深300 电子 电子行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 目 录 1．芯片国产化路上，绕不过的FPGA ........................................................................................................................................................ 1 1.1 推进工业4.0，FPGA不可或缺 ....................................................................................................................................................... 1 1.2 信息安全，FPGA亦是核心 .............................................................................................................................................................. 2 2．FPGA国产化之路，千万门级是一个突破 ........................................................................................................................................... 3 3．市场空间大，期待FPGA国产化进一步突破 ..................................................................................................................................... 4 电子行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 图 目 录 图1：动力控制终端系统结构 ....................................................................................................................................................................... 2 图2：视频终端控制系统结构 ....................................................................................................................................................................... 2 图3：现有基带解决方案 ................................................................................................................................................................................ 2 图4：采用FPGA的解决方案 ........................................................................................................................................................................ 2 图5：Xili nx Vi rtex Ul traSCALE 产品 .............................................................................................................................................................. 3 图6：Xili nx历年全球销售额以及亚太地区销售额.................................................................................................................................. 4 表 目 录 表1：Xili nx 系列FPGA 比较......................................................................................................................................................................... 4 电子行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 1 1．芯片国产化路上，绕不过的FPGA 自从1958年德克萨斯仪器公司（TI）的基尔比等人研制发明了世界第一块集成电路以来，集成电路产业已经经过50余年的发展。集成电路产业发展最大的特点就是按摩尔定律在集成度上不断提高，单位面积的芯片处理能力几乎呈几何速度增长。电子信息产业也因此进入了快车道，从PC机、功能手机到现在智能手机在性能上甚至接近PC级，都受益于芯片产业的发展。芯片也从硅基格局发展到硅基、GaAs、GaN在不同的应用领域不同应用产品被采用。目前大部分的数字、模拟芯片仍然是硅基工艺，14nm FinFE T制程已经商业化量产。GaAs材料在功率器件领域已经成熟应用，GaN在基站、军工等大功率器件领域也是炙手可热。 国内集成电路产业起步晚，落后于国外不少，芯片国产化其实是一直都在做的一件事情。尤其是上个世纪90年代以及2000年初的时候，在归国人才增多以及国内培养体系较完善后。2000年以前新涛科技应该算是当时大陆芯片产业发展的一个高潮，后来新涛科技被美国IDT公司高价收购，也算是当时国内芯片产业得到了世界级的瞩目。国家也在2000年颁布了《鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策》鼓励国内集成电路的发展。 随着苹果推出iphone以来，智能终端强力推动了芯片产业的发展，包括终端处理器、存储器、无线通讯芯片等，目前ARM SOC可能是目前市场上最火热的处理器芯片，国内做的较好的有华为海思、展讯等。但是芯片国产化之路我们仍不能忽视FPGA这一重要领域。在这一领域，国内并没有可以同国际同类厂商相提并论的企业。纵观全球市场中，Xilinx、Altera两大公司对FPGA的技术与市场仍然占据绝对垄断地位。两家公司占有将近90%市场份额，专利达几千项，而且这种垄断仍在加强。同时，美国政府对我国的FPGA产品与技术出口进行苛刻的审核和禁运。因此在芯片国产化进程中，FPGA则是十分重要的一个领域。 FPGA与SOC最大的区别在于可重复编程，一颗FPGA芯片可以实现不同的SOC功能，并且可以在不改变硬件架构的基础上通过软件改变FPGA功能。这个特性使得它在很多领域有非常重要的应用。另一方面，我们知道，定制化的SOC由于掩膜成本非常高，尤其是先进制程以后，开膜成本达到几千万人民币。由于较高的固定成本，单颗芯片的成本与芯片的出货量有关，单款芯片出货量越大，单颗成本越低。而FPGA则由于可编程特性，一种型号的FPGA可以实现很多种SOC的功能，可以低成本满足小批量产品的需求。 1.1 推进工业4.0，FPGA不可或缺 人口红利的消失推动经济转型，中国制造2025成为未来十年国家战略重点，工业4.0最重要的是智能化、自动化，涉及到传感器、大数据等相关产业。工业物联网正在推动第四轮工业革命。它极大地改变着制造、能源、交通运输、城市、医疗以及其它工业行业。工业物联网可帮助企业从传感器聚集数据，从而可最大限度提高机器效率以及整个工作的吞吐量。工业自动化、智能化是一个相当复杂的工业网络，包括用于识别跟踪产品移动的摄像头传感器、动力电机的控制器、提供最高图像质量以及增强功能的高端视频监控系统以及其他一些传感器，在这个过程中也会涉及大量的信息通讯以及信息处理，为了实现自动化应用所需的实时、低时延和确定性等要求，许多工业以太网协议都使用专用的以太网媒体访问控制功能。新一代工厂核心的关键技术就是工业以太网，可在系统中的各种联网设备之间提供确定性通信。FPGA芯